CN101276821A - 紫外线感光元件及其制造方法和紫外线量测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以将UV－A波和UV－B波这两个波长区域的紫外线量分离检测的紫外线感光元件。作为解决手段，该紫外线感光元件具有：形成于绝缘层上的厚度大于等于3nm且小于等于36nm的硅半导体层；形成于该硅半导体层上的横向PN接合形式的第1光电二极管和第2光电二极管；形成于硅半导体层上的层间绝缘膜；形成于第1光电二极管上的层间绝缘膜上，由使UV－B波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的第1滤光层；以及形成于第2光电二极管上的层间绝缘膜上，由使UV－A波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的第2滤光层。

Description

紫外线感光元件及其制造方法和紫外线量测定装置
技术领域
本发明涉及使用了接受光而产生电流的光电二极管的紫外线感光元件及其制造方法和紫外线量测定装置。
背景技术
以往的紫外线感光元件，其半导体晶片为在硅基板上隔着嵌入氧化膜形成厚约150nm的硅半导体层的SOI(Silicon On Insulator，绝缘层上覆硅)结构，在低浓度地扩散了该半导体晶片的N型杂质的硅半导体层上形成光电二极管，该光电二极管使高浓度地扩散N型杂质并形成为“E”字状梳型的N+扩散层、与高浓度地扩散P型杂质并形成为“∏”字状梳型的P+扩散层的梳齿部啮合，并且横向对峙配置，向与N+扩散层和P+扩散层电连接的布线施加预定的电压，来检测紫外线的强度(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平7-162024号公报(第4页0025段—第5页0035段，图2、图3)
现在，伴随臭氧层的破坏而造成的紫外线照射量的增加，太阳光中包含的紫外线对人体和环境造成的影响逐渐变得令人担忧。
一般，紫外线指波长400nm以下的紫外线区域的不能目视确认的光，该紫外线被划分为长波紫外线(UV-A波：波长约320～400nm)、中波紫外线(UV-B波：波长约280～320nm)、短波紫外线(UV-C波：波长约280nm以下)，这些波长区域不同，对人体和环境造成的影响也不同，UV-A波是使皮肤变黑并到达真皮使其老化的原因，UV-B波使皮肤发炎并有可能诱发皮肤癌，UV-C波具有很强的杀菌作用，但是UV-C波被臭氧层吸收，不会到达地面。
为了保护人体，迅速通报每天的紫外线照射量成为重要课题，1995年提倡了导入作为紫外线量的指标的UV指数，通过公众媒体与天气预报等一起公布其数值。
这种UV指数可以作为对人体造成影响的相对影响度，使用根据CIE(Commission Internationale de I’Eclairage：国际照明委员会)定义的CIE作用波谱来计算，按照每个波长向对人体的影响度较强的UV-B波的感光特性乘以作用波谱，将它们在UV-B波的波长区域中积分，由此可以计算UV指数。
因此，对分离UV-A波和UV-B波这两个波长区域的紫外线，并检测其强度的传感器的研发要求日益高涨。
但是，在上述现有技术中，虽然可以检测波长400nm以下的紫外线区域的紫外线的总量，但是存在不能将两个波长区域分离检测的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种可以分离检测UV-A波和UV-B波这两个波长区域的紫外线量的紫外线感光元件。
此外，本发明的目的在于，提供一种测定UV-A波和UV-B波各自的紫外线量的紫外线量测定装置。
为了解决上述问题，本发明的紫外线感光元件的特征在于，其具有：形成于绝缘层上的厚度大于等于3nm且小于等于36nm的硅半导体层；形成于该硅半导体层上的横向PN接合形式的第1光电二极管和第2光电二极管；形成于所述硅半导体层上的层间绝缘膜；形成于所述第1光电二极管上的所述层间绝缘膜上，由使UV-B波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的第1滤光层；以及形成于所述第2光电二极管上的所述层间绝缘膜上，由使UV-A波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的第2滤光层。
此外，本发明的紫外线量测定装置的特征在于，其具有所述紫外线感光元件，根据所述第2光电二极管的输出求出UV-A波的紫外线量，从所述第1光电二极管的输出中减去所述第2光电二极管的输出，来计算UV-B波的紫外线量。
由此，本发明可以获得以下效果，所透射的可见光由于硅半导体层的厚度而被截止，可以从第1光电二极管只输出UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量，从第2光电二极管只输出UV-A波的波长区域的紫外线量，可以获得将UV-A波和UV-B波这两个波长区域的紫外线量分离检测的紫外线感光元件。
此外，利用具有所述紫外线感光元件的紫外线量测定装置，可以容易地测定紫外线信息，并且可以利用一个LSI形成紫外线量测定装置，可以获得能够使紫外线量测定装置小型化的效果。
附图说明
图1是表示实施例1的紫外线感光元件的上表面的说明图。
图2是表示实施例1的紫外线感光元件的剖面的说明图。
图3是表示实施例1的紫外线感光元件的制造方法的说明图。
图4是表示实施例1的紫外线感光元件的制造方法的说明图。
图5是表示实施例1的第1和第2滤光层的光的透射率特性的曲线图。
图6是表示实施例1的基于第1和第2滤光层的膜厚的UV-B波透射率的曲线图。
图7是表示基于硅(100)的硅半导体层厚度的光吸收率为10％的波长的曲线图。
图8是表示硅半导体层的厚度为40.04nm时的光电二极管的分光灵敏度的曲线图。
图9是表示基于硅半导体层的厚度的副峰波长的曲线图。
图10是表示实施例2的紫外线感光元件的剖面的说明图。
图11是表示实施例2的紫外线感光元件的制造方法的说明图。
图12是表示实施例2的紫外线感光元件的制造方法的说明图。
图13是表示实施例2的层叠结构的滤光层的光的透射率特性的曲线图。
图14是表示实施例3的紫外线量测定装置的方框图。
图15是表示实施例3的紫外线信息测定处理的流程图。
图16是表示实施例3的紫外线感光元件的第1和第2光电二极管的分光灵敏度的曲线图。
图17是表示实施例4的紫外线量测定装置的方框图。
图18是表示实施例4的紫外线信息测定处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的紫外线感光元件的实施例。
实施例1
图1是表示实施例1的紫外线感光元件的上表面的说明图，图2是表示实施例1的紫外线感光元件的剖面的说明图，图3、图4是表示实施例1的紫外线感光元件的制造方法的说明图。
另外，图2是沿图1中的A-A剖面线的剖面图。并且，图1表示从图2所示的硅半导体层上去除上方的层的状态。
在图1、图2中，1表示紫外线感光元件，由形成于半导体晶片的硅半导体层4上的横向PN接合形式的第1和第2光电二极管6a和6b构成，该半导体晶片为SOI结构，在未图示的由硅(Si)构成的硅基板上，隔着由氧化硅(SiO2)构成的作为绝缘层的嵌入氧化膜3形成由较薄的单晶硅(Si)构成的硅半导体层4。
并且，在硅半导体层4上以彼此相邻的状态设定有：用于形成紫外线感光元件1的第1光电二极管6a的第1二极管形成区域7a，和用于形成第2光电二极管6b的第2二极管形成区域7b(参照图3、图4)。
并且，在包围第1和第2二极管形成区域7a、7b各自周围的矩形框状区域中，设定有用于形成元件分离层9的元件分离区域10(参照图3、图4)。
元件分离层9利用氧化硅等绝缘材料形成于元件分离区域10的硅半导体层4上，并且处于到达嵌入氧化膜3的状态，具有将第1和第2二极管形成区域7a、7b之间电气绝缘分离的作用。
另外，在本说明中，如图1等所示，为了区分，将元件分离层9附加网格表示。
本实施例的第1光电二极管6a形成于设定在硅半导体层4上的第1二极管形成区域7a上。
12表示作为P型高浓度扩散层的P+扩散层，是在第1二极管形成区域7a的硅半导体层4上比较高浓度地扩散硼(B)等P型杂质而形成的扩散层，如图1所示，其形成为梳型，该梳型由与元件分离层9的内侧一边9a接触的峰部12a、和从峰部12a朝向与一边9a对峙的元件分离层9的内侧另一边9b延伸的多个梳齿部12b形成。
本实施例的P+扩散层12形成为从峰部12a延伸出两个梳齿部12b的“∏”字状。
14表示作为N型高浓度扩散层的N+扩散层，是在第1二极管形成区域7a的硅半导体层4上比较高浓度地扩散磷(P)和砷(As)等N型杂质形成的、与P型高浓度扩散层为相反类型的扩散层，如图1所示，其形成为梳型，该梳型由与元件分离层9的内侧另一边9b接触的峰部14a、和从峰部14a朝向对峙的一边9a延伸的多个梳齿部14b形成。
本实施例的N+扩散层14形成为从峰部14a的两端部和中央部延伸出3个梳齿部14b的“E”字状。
15表示作为低浓度扩散层的P-扩散层，是在与相互分开的、使梳齿部12b、14b啮合着对峙配置的P+扩散层12和N+扩散层14分别接触的硅半导体层4上，比较低浓度地扩散P型杂质而形成的扩散层，是通过被形成于此处的耗尽层吸收的紫外线产生电子—空穴对的部位。
根据上述结构，如图1所示，本实施例的紫外线感光元件1的横向PN接合形式的第1光电二极管6a形成为，隔着P-扩散层15将P+扩散层12和N+扩散层14对峙配置，并使它们的梳齿部12b、14b啮合，使除去分别与P-扩散层15的边界16之外的周缘部位与元件分离层9连接。
本实施例的横向PN接合形式的第2光电二极管6b与第1光电二极管6a同样地，形成在设定于硅半导体层4上的第2二极管形成区域7b上。
18表示层间绝缘膜，是形成于硅半导体层4上的由氧化硅构成的厚约4000nm的绝缘膜，其第1和第2光电二极管6a、6b的P+扩散层12和N+扩散层14上的部位分别通过蚀刻被去除，分别形成有到达P+扩散层12和N+扩散层14的接触孔19。
20表示接触插头，是在接触孔19内部埋入铝(Al)和钨(W)、钛(Ti)等导电材料而形成的具有导电性的插头，具有将P+扩散层12和N+扩散层14与布线21电连接的作用。
布线21是在层间绝缘膜18上对由与接触插头20相同的导电材料形成的布线层进行蚀刻而形成的电路布线，将接触插头20之间及接触插头20与未图示的焊盘(pad)之间等电连接，如图1中的双点划线所示，被配置成为不在P-扩散层15上通过，以便不妨碍将要感光的太阳光。
23a表示第1钝化膜，是形成于层间绝缘膜18上的由氮化硅(Si3N4)构成的氮化硅膜，具有保护第1光电二极管6a和布线21等不受外部湿度等影响的作用，并且隔着第1光电二极管6a和层间绝缘膜18对峙的、大小与第1二极管形成区域7a相同的区域发挥第1滤光层24a的作用，该第1滤光层24a使本实施例的UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线及可见光即UV-B波波长以上的波长区域的光透射。
23b表示第2钝化膜，是形成于层间绝缘膜18上的由氮化硅构成的氮化硅膜，具有保护第2光电二极管6b和布线21等不受外部湿度等影响的作用，并且隔着第2光电二极管6b和层间绝缘膜18对峙的、大小与第2二极管形成区域7b相同的区域发挥第2滤光层24b的作用，该第2滤光层24b使本实施例的UV-A波的波长区域的紫外线及可见光即UV-A波波长以上的波长区域的光透射。
在图3、图4中，27表示抗蚀剂掩模(resist mask)，是对通过光刻涂覆在硅半导体层4上的正型或负型抗蚀剂进行曝光和显影处理形成的掩模部件，在本实施例中发挥蚀刻和注入离子时的掩模的作用。
由于各自的氮化硅膜含有的氢(H)的量的不同，上述第1和第2滤光层24a、24b的光吸收特性产生差异。氢含量较少的第1滤光层24a在温度大于等于350℃且小于等于450℃并且压力大于等于4.0Torr且小于等于6.0Torr的条件下，利用把硅烷(SiH4)、氨(NH3)、氮(N2)和氩(Ar)的流量比设为0.3∶7∶3∶1的CVD法形成。与第1滤光层24a相比，氢含量较多的第2滤光层24b在温度及压力与上述相同的条件下，利用把硅烷(SiH4)、氨(NH3)、氮(N2)和氩(Ar)的流量比设为1.0∶7∶3∶1的CVD法形成。如图5所示，氢含量较少的第1滤光层24a(膜厚850nm)在UV-B波的下限波长以下即波长约280nm以下的波长区域的透射率降低到60％以下，氢含量较多的第2滤光层24b(膜厚850nm)截止在UV-A波的下限波长以下即约320nm以下的波长区域。
这是因为氮化硅膜中含有的氢和氮的键能(N-H结合的能量)相当于UV-B波的波长区域(约300nm)的能量，因此在形成第2滤光层24b(第2钝化膜19b)的氢含量较多的氮化硅膜的N-H结合由于UV-B波的能量而被切断时，该能量被吸收，UV-B波的波长区域的紫外线消失。
因此，UV-B波在氢含量较少的第1滤光层24a中透射，而在氢含量较多的第2滤光层24b中UV-B波不透射。
并且，如图6所示，第1和第2滤光层24a、24b的波长300nm的UV-B波的透射率根据各自的膜厚而变化，第1滤光层24a可以在膜厚1000nm以下的膜厚中确保60％以上的透射率，第2滤光层24b可以在膜厚300nm以上的膜厚中使透射率为10％以下。
因此，形成于半导体晶片的多个第1和第2光电二极管6a、6b、和形成于未图示的MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等上的层间绝缘膜18上的、用于形成第1和第2滤光层24a、24b的第1和第2钝化膜23a、23b，为了使在形成它们之后的形成到达焊盘的端子孔时的蚀刻条件相同，优选将它们形成为相同膜厚。为了以相同膜厚确保第1滤光层24a的UV-B波的透射量，同时确保第2滤光层24b的UV-B波的不透射特性，优选在大于等于300nm且小于等于1000nm的范围内将各膜厚设定为相同膜厚。
如果将膜厚设定得大于1000nm，则虽然能够确保第2滤光层24b的UV-B波的不透射特性，但是第1滤光层24a的UV-B波的透射量降低为小于60％，如果将膜厚设定得小于300nm，则虽然能够确保第1滤光层24a的UV-B波的透射量，但是第2滤光层24b的UV-B波的透射率超过10％，难以确保不透射特性。
在本实施例中，第1和第2滤光层24a、24b的膜厚分别被设定为850nm。
另外，层间绝缘膜18的膜厚没有特别限制，只要是能够确保绝缘性的膜厚即可。这是因为层间绝缘膜18的消光系数为0，不会给光吸收特性带来影响。
本实施例的第1和第2滤光层24a、24b使可见光透射，所以为了从第1和第2光电二极管6a、6b只获得紫外线的波长区域的输出，需要从其输出中去除可见光的成分。
因此，发明者通过计算求出了能够选择性地检测紫外线的、即不对可见光的波长区域反应的硅半导体层4的厚度。
即，硅中的光吸收率I/Io利用下式示出的比耳定律表示。
I/Io＝exp(-αZ)......(1)
其中，α表示光吸收系数，Z表示光的进入深度，I表示深度Z时的光强度，Io表示入射光强度。
考虑到光吸收系数α的波长依赖性，使用式(1)对硅半导体层4的每种厚度(Z)求出光吸收率I/Io，求出对于硅半导体层4厚度、光吸收率I/Io为10％的波长，如图7所示，判明为了在波长400nm以下的紫外线区域中选择性地具有灵敏度，把硅半导体层4a的厚度设为50nm以下的厚度即可。
根据上述计算结果，在50nm以下范围内对厚度进行各种变化得到的硅半导体层4上，独立形成具有与第1光电二极管6a相同结构的光电二极管，通过实验计测对这些光的波长的分光灵敏度。
图8是表示将硅半导体层4的厚度设为40.04nm时的光电二极管的分光灵敏度的曲线图。
如图8所示，在把厚度设为约40nm的光电二极管中，判明在比紫外线的波长区域(波长400nm以下的波长区域)长的可见光的波长区域(紫色)存在副峰(subpeak)(图8中示出的圆圈)。
其原因可以认为是，在上述计算中假定光直接通过硅半导体层4而进行计算，但在实际的光电二极管中，光在硅半导体层4和嵌入氧化膜3的界面上反射，光通过的路径长度变长，对波长比紫外线的波长区域长的可见光发生反应，而表现为副峰。
这种副峰也出现于更薄的硅半导体层4上，图9表示通过实验求出的该出现的波长(称为副峰波长)的结果。
如图9所示，副峰波长随着硅半导体层4的厚度变薄而变短，在把硅半导体层4的厚度设为Tsi(单位：nm)，把副峰波长设为Ls(单位：nm)时，判明利用下式示出的实验式进行近似，
Ls＝2.457Tsi+312.5...(2)
为了避免在硅半导体层4和嵌入氧化膜3的界面上的反射的影响，使得不对比波长400nm长的波长的可见光发生反应，判明把硅半导体层4的厚度设为36nm以下的厚度即可。
因此，优选将硅半导体层4的厚度设定为36nm以下，以使其不对透射过第1和第2滤光层24a、24b的可见光发生反应，而只选择性地检测紫外线区域，并且优选将其下限设定为3nm。
把硅半导体层4的厚度设为3nm以上，这是因为如果薄于3nm，则难以吸收在半导体晶片上形成硅半导体层4时的厚度偏差。
本实施例的硅半导体层4形成为35nm的厚度。
以下，按照图3、图4中利用P所示的工序，来说明本实施例的紫外线感光元件的制造方法。
本实施例的半导体晶片的硅半导体层4，在利用SIMOX(Separationby Implanted Oxygen，注氧隔离)法在嵌入氧化膜3上保留较薄的硅层形成的SOI结构的半导体晶片、或在嵌入氧化膜3上粘贴较薄的硅层形成的SOI结构的半导体晶片的较薄硅层上，利用热氧化法形成牺牲氧化膜，通过湿法蚀刻将其去除，而准备出在嵌入氧化膜3上形成有厚度为35nm的硅半导体层4的半导体晶片，在该硅半导体层4的元件分离区域10，利用LOCOS(Local Oxidation Of Silicon，局部氧化)法形成到达嵌入氧化膜3的由氧化硅构成的元件分离层9。
然后，在硅半导体层4的第1和第2二极管形成区域7a、7b注入P型杂质离子，形成在硅半导体层4上比较低浓度地扩散了P型杂质的第1和第2光电二极管6a、6b的P-扩散层15，通过光刻形成使第1和第2二极管形成区域7a、7b各自的N+扩散层14的形成区域(图1所示“E”字状部位)露出的抗蚀剂掩模27(未图示)，在露出的N+扩散层14的形成区域的硅半导体层4中注入N型杂质离子，形成高浓度地扩散了N型杂质的N+扩散层14。
接着，去除所述抗蚀剂掩模27，通过光刻形成使第1和第2二极管形成区域7a、7b各自的P+扩散层12的形成区域(图1所示“∏”字状部位)露出的抗蚀剂掩模27(未图示)，在露出的P+扩散层12的形成区域的硅半导体层4上注入P型杂质离子，形成高浓度地扩散了P型杂质的P+扩散层12，去除所述抗蚀剂掩模27，实施用于使各个扩散层活性化的热处理，形成在硅半导体层4上形成有多个横向PN接合形式的第1和第2光电二极管6a、6b的SOI结构的半导体晶片。
P1(图3)，在按照上面所述准备的半导体晶片的元件分离层9上等的硅半导体层4上的整个面上，利用CVD法较厚地堆积氧化硅，对其上表面实施平坦化处理，形成层间绝缘膜18。
P2(图3)，通过光刻在层间绝缘膜18上形成抗蚀剂掩模27，其具有使第1和第2光电二极管6a、6b各自的P+扩散层12和N+扩散层14上的接触孔19的形成区域的层间绝缘膜18露出的开口部，把抗蚀剂掩模27作为掩模，通过选择性地蚀刻氧化硅的各向异性蚀刻，形成贯穿层间绝缘膜18且到达P+扩散层12和N+扩散层14的接触孔19。
P3(图3)，去除通过工序P2形成的抗蚀剂掩模27，利用溅射法等在接触孔19内埋入导电材料形成接触插头20，并且在层间绝缘膜18上利用与接触插头20相同的导电材料形成用于形成布线21的布线层，通过光刻在布线层上形成覆盖布线21的形成区域的抗蚀剂掩模27(未图示)，把其作为掩模来蚀刻布线层，形成使接触插头20之间等电连接的布线21，去除所述抗蚀剂掩模27。
P4(图3)，利用CVD法在层间绝缘膜18和布线21上，按照上述条件形成由含氢量较多的氮化硅构成的膜厚约850nm的第2钝化膜23b。
P5(图4)，通过光刻在第2钝化膜23b上形成覆盖第2二极管形成区域7b的抗蚀剂掩模27，把其作为掩模，通过各向异性蚀刻，来对第2钝化膜23b进行蚀刻，使除第2二极管形成区域7b之外区域的层间绝缘膜18和布线21露出。
由此，形成隔着第2光电二极管6b和层间绝缘膜18对峙的、大小与第2二极管形成区域7b同等的第2滤光层24b。
P6(图4)，去除通过工序P5形成的抗蚀剂掩模27，利用CVD法在层间绝缘膜18和布线21、第2滤光层24b上，按照上述条件形成由含氢量较少的氮化硅构成的膜厚约850nm的第1钝化膜23a。
P7(图4)，通过光刻在第1钝化膜23a上形成使第2二极管形成区域7b露出的抗蚀剂掩模27，把其作为掩模，通过各向异性蚀刻，对第1钝化膜23a进行蚀刻，使第2滤光层24b露出。
然后，去除所述抗蚀剂掩模27，通过光刻形成在未图示的焊盘上的端子孔的形成区域具有开口的抗蚀剂掩模，通过一次各向异性蚀刻形成端子孔，形成在第1和第2光电二极管6a、6b上具有分别隔着层间绝缘膜18对峙的第1和第2滤光层24a、24b的、图1、图2所示的紫外线感光元件1。
这样形成的第1和第2光电二极管6a、6b形成于膜厚大于等于3nm且小于等于36nm(在本实施例中为35nm)的硅半导体层4上，所以不会对可见光发生反应。
并且，在第1光电二极管6a上形成有使UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线和可见光透射的第1滤光层24a，所以所透射的可见光由于硅半导体层4的厚度而被截止，可以只检测UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量，在第2光电二极管6b上形成有使UV-A波的波长区域的紫外线和可见光透射的第2滤光层24b，所以所透射的可见光由于硅半导体层4的厚度而被截止，可以只检测UV-A波的波长区域的紫外线量。
由此，从第1光电二极管6a检测出的UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量中减去对第2光电二极管6b检测出的UV-A波的波长区域的紫外线量乘以预定倍率后的值，即可求出UV-B波的波长区域的紫外线量，可以获得能够分离检测UV-A波和UV-B波各自波长区域的紫外线量的紫外线感光元件1。
并且，第1滤光层24a和第2滤光层24b分别在大于等于300nm且小于等于1000nm的范围内形成为相同厚度(在本实施例中为850nm)，所以能够在焊盘上的端子孔的形成工序等中，按照相同的蚀刻条件同时对第1和第2钝化膜23a、23b进行蚀刻，同时形成多个端子孔等，可以实现紫外线感光元件1的制造工序的简化。
如以上说明的那样，在本实施例中，在形成于嵌入氧化膜上的厚度为大于等于3nm且小于等于36nm的硅半导体层上形成的横向PN接合形式的第1光电二极管和第2光电二极管上，分别隔着层间绝缘膜形成使UV-B波以上的波长区域的光透射的由氮化硅构成的第1滤光层、和使UV-A波以上的波长区域的光透射的由氮化硅构成的第2滤光层，由此所透射的可见光由于硅半导体层的厚度而被截止，可以从第1光电二极管只输出UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量，从第2光电二极管只输出UV-A波的波长区域的紫外线量，可以获得能够分离检测UV-A波和UV-B波这两种波长区域的紫外线量的紫外线感光元件。
并且，通过使第1滤光层和第2滤光层分别在大于等于300nm且小于等于1000nm的范围内形成为相同厚度，可以按照相同的蚀刻条件同时对第1和第2钝化膜进行蚀刻，同时形成焊盘上的多个端子孔等，可以实现紫外线感光元件的制造工序的简化。
实施例2
图10是表示实施例2的紫外线感光元件的剖面的说明图，图11、图12是表示实施例2的紫外线感光元件的制造方法的说明图。
另外，图10是以与实施例1的图2相同的剖面来表示的剖面图，其上表面与实施例1的图1相同。并且，与上述实施例1相同的部分赋予相同标号，并省略说明。
在本实施例的第1光电二极管6a上形成有隔着层间绝缘膜18对峙的第1滤光层24a。
并且，在第2光电二极管6b上形成有由隔着层间绝缘膜18对峙的第2滤光层24b和第1滤光层24a构成的层叠结构的滤光层。
本实施例的第1滤光层24a的膜厚形成为450nm，第2滤光层24b的膜厚形成为400nm。
并且，硅半导体层4的厚度与上述实施例1相同，形成为大于等于3nm且小于等于36nm的厚度，在本实施例中形成为35nm的厚度。
以下，按照图11、图12中利用PA表示的工序，说明本实施例的紫外线感光元件的制造方法。
本实施例中在硅半导体层4上形成有多个横向PN接合形式的第1和第2光电二极管6a、6b的SOI结构的半导体晶片的形成工序、及工序PA1～工序PA3(图11)的动作，与上述实施例1的工序P1～工序P3(图3)的动作相同，所以省略说明。
PA4(图11)，与上述实施例1的工序P4相同，在层间绝缘膜18和布线21上形成膜厚约400nm的第2钝化膜23b。
PA5(图12)，与实施例1的工序P5相同，通过各向异性蚀刻，形成隔着第2光电二极管6b和层间绝缘膜18对峙的、大小与第2二极管形成区域7b同等的第2滤光层24b。
PA6(图12)，与实施例1的工序P6相同，在层间绝缘膜18和布线21、第2滤光层24b上，形成膜厚约450nm的第1钝化膜23a。
由此，在第1光电二极管6a上形成有隔着层间绝缘膜18对峙的第1滤光层24a，并且在第2光电二极管6b上的第2滤光层24b上层叠有第1滤光层24a。
然后，通过光刻形成在未图示的焊盘上的端子孔的形成区域具有开口的抗蚀剂掩模，通过多次各向异性蚀刻形成端子孔，在第1光电二极管6a上形成有隔着层间绝缘膜18对峙的第1滤光层24a，在第2光电二极管6b上层叠有第2滤光层24b和第1滤光层24a，如此形成图10所示的紫外线感光元件1。
这样形成的第1和第2光电二极管6a、6b形成于膜厚大于等于3nm且小于等于36nm(在本实施例中为35nm)的硅半导体层4上，所以不会对可见光发生反应。
并且，在第1光电二极管6a上形成有使UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线和可见光透射的第1滤光层24a，其相比实施例1形成得较薄(在本实施例中为450nm)，所以所透射的可见光由于硅半导体层4的厚度而被截止，可以更多地检测UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量、尤其是UV-B波的波长区域的紫外线量(参照图6)。
另外，在第2光电二极管6b上形成有使UV-A波的波长区域的紫外线和可见光透射的第2滤光层24b，其相比实施例1形成得较薄(在本实施例中为400nm)，而且形成有在其上层叠了相比实施例1形成得较薄的第1滤光层24a的层叠结构的滤光层，所以所透射的可见光由于硅半导体层4的厚度而被截止，如图13所示，与相同厚度(850nm)的第2滤光层24a相比，可以更多地检测第2光电二极管6b中的UV-A波的波长区域(波长约320～400nm)的紫外线量。
这是因为第1滤光层24a不吸收UV-A波而使其几乎100％透射(参照图5)，通过使第2滤光层24b形成得较薄，UV-A波的透射量增加。
由此，与实施例1相同，可以获得能够分离检测UV-A波和UV-B波各自波长区域的紫外线量的紫外线感光元件1，并且能够通过所层叠的各个滤光层的膜厚的组合，来控制第2光电二极管6b检测的UV-A波的波长区域的紫外线量。
另外，以上示出的层叠结构的滤光层即使使其层叠顺序相反，也可与上述说明相同地增加第2光电二极管6b中的UV-A波的紫外线的检测量。
在该情况时，像本实施例这样，如果在第2滤光层24b上层叠第1滤光层24a，则可以使覆盖半导体晶片的其他区域的钝化膜成为使微量的UV-C波的波长区域(波长约280nm以下)的紫外线透射(参照图5)的第1钝化膜23a，能够容易地使用人为生成的UV-C波来删除形成于半导体晶片的其他区域的存储元件等的存储内容。即使这样，由于来自太阳光的UV-C波被臭氧层吸收而不会到达地面，所以所安装的存储元件的存储内容不会自然消失。
如以上说明的那样，在本实施例中，在与上述实施例1相同的效果的基础上，在第2光电晶体管上形成层叠了第1滤光层和第2滤光层的层叠结构的滤光层，由此能够根据所层叠的各个滤光层的膜厚的组合，来控制第2光电二极管所检测的UV-A波的波长区域的紫外线量。
此外，关于层叠结构的滤光层，在第2光电二极管侧形成第2滤光层，在第2滤光层上层叠第1滤光层，由此可以使覆盖半导体晶片的其他区域的钝化膜成为可使UV-C波的波长区域的紫外线透射的第1钝化膜，能够容易地使用UV-C波来删除形成于半导体晶片的其他区域的存储元件等的存储内容。
实施例3
图14是表示实施例3的紫外线量测定装置的方框图，图15是表示实施例3的紫外线信息测定处理的流程图。
另外，与上述实施例1相同的部分赋予相同标号，并省略说明。
如图14所示，本实施例的紫外线量测定装置31由以下部分等构成：第1光电二极管6a，其根据第1滤光层24a和硅半导体层4的厚度，选择性输出UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量作为电流值；第2光电二极管6b，其根据第2滤光层24b和硅半导体层4的厚度，选择性输出UV-A波的波长区域的紫外线量作为电流值；电流电压转换放大器33，其把来自第1和第2光电二极管6a、6b的光电流分别转换为电压后进行放大，而作为感光电压输出；精度较高的AD转换器34，其具有10比特以上的分辨率(在本实施例中为12比特)，且内置了电子开关等切换单元，在采样时切换来自第1光电二极管6a和第2光电二极管6b的感光电压；CPU 36，其具有内置存储器，通过接口电路35等控制紫外线量测定装置31的各个部分，执行紫外线信息测定处理等；ROM 37，其存储CPU 36执行的程序和数据等；显示部39，其具有通过显示驱动器38显示来自CPU 36的显示数据的LCD等的显示画面，这些紫外线量测定装置31的各个部分一体地形成于同一半导体晶片的硅半导体层4上，被制造成为一个LSI。
并且，在本实施例的紫外线量测定装置31中，使用在上述实施例1或实施例2中说明的紫外线感光元件1，其第1和第2光电二极管6a、6b如图16所示，通过调节各自的感光面积被预先设定为使UV-A波的波长区域的光电流的发生量相同。
在本实施例的ROM 37中预先存储有紫外线信息测定处理程序，其具有以下等功能：切换AD转换器34的切换单元，获取第1和第2光电二极管6a、6b的各自感光电压V1、V2的数字输出M1、M2，根据所获取的第2光电二极管6b的数字输出M2求出UV-A波的紫外线量，从第1光电二极管6a的数字输出M1中减去该紫外线量，而计算出UV-B波的紫外线量，向UV-B波的紫外线量乘以指数常数，计算UV指数，显示由这些UV-A波和UV-B波各自的紫外线量及UV指数构成的紫外线信息，通过CPU 36执行的紫外线信息测定处理程序的步骤，形成作为本实施例的紫外线量测定装置31的硬件的各个功能单元。
并且，为了计算UV指数，在ROM 37中预先设定存储有根据第1和第2光电二极管6a、6b各自对紫外线的灵敏度和感光面积来确定的指数常数。
以下，使用图15所示的流程图，按照利用S表示的步骤说明本实施例的紫外线信息测定处理。
S1，紫外线量测定装置31的使用者在测定紫外线信息时，在太阳光下按下未图示的测定按钮。
根据紫外线信息测定处理程序，待机等待按下测定按钮的CPU 36在检测到按下测定按钮时，通过接口电路35向紫外线量测定装置31的各个部分发送动作指令，开始测定紫外线信息。
S2，已开始测定紫外线信息的CPU 36向AD转换器34发送切换指令，接收到该指令的AD转换器34将其切换单元切换到第1光电二极管6a的方向。
S3，将切换单元切换到第1光电二极管6a的方向的CPU 36，向AD转换器34发送数字输出获取指令，接收到该指令的AD转换器34对通过电流电压转换放大器33将来自第1光电二极管6a的光电流转换为电压的感光电压V1(参照图15)进行采样，并保存在AD转换器34内，将所保存的感光电压V1与参照电压Vref(在本实施例中为电源电压)进行比较，把所生成的数字输出M1通过接口电路35发送给CPU 36。
由此，CPU 36获取从AD转换器34输出的感光电压V1的数字输出M1。
S4，获取了数字输出M1的CPU 36，将对感光电压V1进行数字转换后的数字输出M1临时保存在内置存储器中。
S5，CPU 36在保存在内置存储器中的感光电压是第一次采样的数字输出时，判定需要第二次采样，转入步骤S6。在是第二次的时，判定采样结束，转入步骤S7。
S6，判定需要第二次采样的CPU 36，向AD转换器34发送切换指令，接收到该指令的AD转换器34将该切换单元切换到第2光电二极管6b的方向。
然后，CPU 36通过步骤S3、S4，对来自第2光电二极管6b的感光电压V2进行采样，并获取被数字转换后的来自AD转换器34的数字输出M2，将所获取的感光电压V2的数字输出M2临时保存在内置存储器中。
S7，判定了第1和第2光电二极管6a、6b的紫外线量的采样结束的CPU 36读出临时保存在内置存储器中的感光电压V1、V2各自的数字输出M1、M2，根据来自输出UV-A波的波长区域的紫外线量的第2光电二极管6b的数字输出M2，求出UV-A波的紫外线量，从来自输出UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量的第1光电二极管6a的数字输出M1中减去数字输出M2，来计算UV-B波的紫外线量。
S8，计算出UV-B波的紫外线量的CPU 36读出存储在ROM 37中的指标常数，将其乘以计算出的UV-B波的紫外线量，来计算UV指数。
S9，然后，CPU 36根据计算出的UV指数、UV-A波和UV-B波的紫外线量，生成紫外线信息的显示数据，将其发送给显示驱动器38，在显示部39的显示画面上显示测定出的紫外线信息。
然后，CPU 36向紫外线量测定装置31的各个部分发送停止指令，使紫外线信息测定处理结束，返回步骤S1，待机等待按下测定按钮。
这样，在本实施例的紫外线信息测定处理中，将选择性地输出UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量的第1光电二极管6a、和选择性地输出UV-A波的波长区域的紫外线量的第2光电二极管6b，设定为使二者在UV-A波的波长区域的光电流发生量相同，从来自第1光电二极管6a的紫外线量中减去来自第2光电二极管6b的紫外线量，来计算UV-B波的紫外线量，向其乘以指数常数，来计算UV指数，所以能够容易地测定紫外线信息。
此外，本实施例的紫外线量测定装置31使用形成于硅半导体层4的第1和第2光电二极管6a、6b来制造，所以能够在该硅半导体层4上一体地形成AD转换器34和CPU 36等，与将由铝、镓(Ga)、氮(N)组成的复合化合物形成的紫外线感光元件那样采用其他基板制造出的紫外线感光元件、和形成有AD转换器34和CPU 36等的LSI组合的情况相比，可以利用一个芯片形成紫外线量测定装置31，可以削减紫外线量测定装置31的制造成本，并可实现紫外线量测定装置31的小型化。
另外，在本实施例中，说明了设定为使第1和第2光电二极管6a、6b各自的UV-A波的波长区域的光电流发生量相同的情况，但是也可以设定预定的倍率，为了使第2光电二极管6b的UV-A波的波长区域的光电流发生量与第1光电二极管6a的UV-A波的波长区域的光电流发生量相同，向第2光电二极管6b的输出乘以预定的倍率，使第1和第2光电二极管各自的UV-A波的波长区域的光电流发生量相同。
如以上说明的那样，在本实施例中，使用上述实施例1或实施例2的紫外线感光元件，根据第2光电二极管的输出求出UV-A波的紫外线量，从第1光电二极管的输出中减去第2光电二极管的输出，求出UV-B波的紫外线量，由此能够容易地测定紫外线信息，而且能够利用一个LSI来形成紫外线量测定装置，能够削减紫外线量测定装置的制造成本，能够实现紫外线量测定装置的小型化。
另外，在上述实施例1～实施例3中，说明了紫外线感光元件的第1和第2光电二极管相互相邻形成的情况，但是它们不需要相邻，只要能够配置在LSI内即可。
实施例4
图17是表示实施例4的紫外线量测定装置的方框图，图18是表示实施例4的紫外线信息测定处理的流程图。
另外，与上述实施例1和实施例3相同的部分赋予相同标号，并省略说明。
如图17所示，本实施例的紫外线量测定装置41只采用根据第1滤光层24a和硅半导体层4的厚度输出UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量作为电流值的、在上述实施例1或实施例2中说明的紫外线感光元件1的第1光电二极管6a，还利用与上述实施例3相同的电流电压转换放大器33、省略了切换单元的与实施例3相同的AD转换器34、与实施例3相同的接口电路35、CPU 36、ROM 37、显示驱动器38以及显示部39等构成，这些紫外线量测定装置41的各个部分一体地形成于相同半导体晶片的硅半导体层4上，被制造成为一个LSI。
在本实施例的ROM 37中预先存储有紫外线信息测定处理程序，其具有以下等功能：向通过AD转换器34获取的第1光电二极管6a的感光电压V1的数字输出M1，乘以A波比率计算UV-A波的紫外线量，乘以B波比率计算UV-B波的紫外线量，向UV-B波的紫外线量乘以指数常数，计算UV指数，并显示这些紫外线信息，通过CPU 36执行的紫外线信息测定处理程序的步骤，形成作为本实施例的紫外线量测定装置41的硬件的各个功能单元。
并且，在ROM 37中，除与上述实施例3相同的指数常数外，还预先设定存储有为了根据第1光电二极管6a的感光电压V1的数字输出M1计算UV-A波的紫外线量的A波比率、和计算UV-B波的紫外线量的V波比率。
这种A波比率和B波比率是利用以下特性设定的，即，图16所示的第1光电二极管6a的分光灵敏度根据天气等太阳光的照射情况，其绝对值变化，但UV-A波的分光灵敏度在其波长区域内积分的A波积分值、与UV-B波的分光灵敏度在其波长区域内积分的B波积分值的比率不会变化，所以可以计算如下：
A波比率＝A波积分值/(A波积分值+B波积分值)...(3)
B波比率＝B波积分值/(A波积分值+B波积分值)...(4)
以下，使用图18所示的流程图，按照利用SA表示的步骤来说明本实施例的紫外线信息测定处理。
SA1，紫外线量测定装置41的使用者在测定紫外线信息时，在太阳光下按下未图示的测定按钮。
根据紫外线信息测定处理程序，待机等待按下测定按钮的CPU 36在检测到按下测定按钮时，通过接口电路35向紫外线量测定装置41的各个部分发送动作指令，开始测定紫外线信息。
SA2，已开始测定紫外线信息的CPU 36向AD转换器34发送数字输出获取指令，与上述实施例3的步骤S3相同，获取从AD转换器34输出的感光电压V1的数字输出M1。
SA3，获取了数字输出M1的CPU 36，将对感光电压V1进行数字转换后的数字输出M1临时保存在内置存储器中。
SA4，CPU 36读出临时保存在内置存储器中的感光电压V1的数字输出M1，读出保存在ROM 37中的A波比率、B波比率，向数字输出M1乘以A波比率，计算UV-A波的紫外线量，向数字输出M1乘以B波比率，计算UV-B波的紫外线量。
由此，计算以预定的比率划分第1光电二极管6a的输出的UV-A波的紫外线量和UV-B波的紫外线量。
SA5，计算出UV-B波的紫外线量的CPU 36与实施例3的步骤S8相同，计算UV指数。
SA6，与实施例3的步骤S9相同，CPU 36在显示部39的显示画面上显示测定出的紫外线信息。
然后，CPU 36向紫外线量测定装置41的各个部分发送停止指令，使紫外线信息测定处理结束，返回步骤SA1，待机等待按下测定按钮。
这样，在本实施例的紫外线信息测定处理中，向选择性地输出UV-A波和UV-B波的波长区域的紫外线量的来自第1光电二极管6a的输出，分别乘以预先设定的A波比率和B波比率，分别计算UV-A波和UV-B波的紫外线量，向计算出的UV-B波的紫外线量乘以指数常数来计算UV指数，所以能够更加容易地测定紫外线信息，能够通过一次采样的运算，来计算所有紫外线信息，能够缩短紫外线量测定装置41的测定时间。
此外，本实施例的紫外线量测定装置41使用形成于硅半导体层4的第1光电二极管6a制造，所以与上述实施例3相同，可以利用一个芯片形成紫外线量测定装置41，可以削减紫外线量测定装置41的制造成本，并且可以进一步实现紫外线量测定装置41的小型化。
如以上说明的那样，在本实施例中，使用上述实施例1或实施例2的紫外线感光元件的第1光电二极管，根据由A波比率和B波比率构成的预定比率来划分该UV-A波和UV-B的输出，计算UV-A波的紫外线量和UV-B波的紫外线量，由此可以更加容易地测定紫外线信息，而且能够利用一个LSI来形成紫外线量测定装置，能够削减紫外线量测定装置的制造成本，能够进一步实现紫外线量测定装置的小型化。
另外，除此之外，能够通过一次采样计算所有的紫外线信息，能够缩短紫外线量测定装置的测定时间。
另外，在上述实施例3和本实施例中，说明了AD转换器34的参照电压Vref是电源电压的情况，但也可以是数字转换用的在LSI内部生成的电压。
另外，在上述实施例3和本实施例中，说明了数字输出M1等保存在内置于CPU 36的内部存储器中的情况，但是也可以保存在设于CPU 36外部的外部存储器中。
在上述各个实施例中，说明了扩散P型杂质形成低浓度扩散层的情况，但是也可以比较低浓度地扩散N型杂质来形成低浓度扩散层，同样可以获得上述效果。
另外，在上述各个实施例中，说明了P+扩散层为“∏”字状、N+扩散层为“E”字状的情况，但也可以使它们的形状相反，还可以进一步增加梳齿部的数量。
另外，在上述各个实施例中，说明了在P+扩散层和N+扩散层设置多个梳齿部、并将它们啮合配置的情况，但也可以不设置梳齿部，只使峰部隔着低浓度扩散层对峙配置。
另外，在上述各个实施例中，说明了半导体晶片是SOI结构的半导体晶片的情况，其在硅基板上具有隔着作为绝缘层的嵌入氧化膜而形成的硅半导体层，但是SOI结构的半导体晶片不限于上述情况，也可以是在作为绝缘层的蓝宝石基板上形成了硅半导体层的SOS(Silicon OnSapphire，蓝宝石硅)基板、或在作为绝缘层的石英基板上形成了硅半导体层的SOQ(Silicon On Quartz，石英层上覆硅)基板等的SOI结构的半导体晶片。

Claims (11)

1.一种紫外线感光元件，其特征在于，该紫外线感光元件具有：
形成于绝缘层上的厚度大于等于3nm且小于等于36nm的硅半导体层；
形成于该硅半导体层上的横向PN接合形式的第1光电二极管和第2光电二极管；
形成于所述硅半导体层上的层间绝缘膜；
形成于所述第1光电二极管上的所述层间绝缘膜上，由使UV-B波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的第1滤光层；以及
形成于所述第2光电二极管上的所述层间绝缘膜上，由使UV-A波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的第2滤光层。
2.根据权利要求1所述的紫外线感光元件，其特征在于，所述第1滤光层和所述第2滤光层分别具有在大于等于300nm且小于等于1000nm的范围内的相同厚度。
3.一种紫外线感光元件，其特征在于，该紫外线感光元件具有：
形成于绝缘层上的厚度大于等于3nm且小于等于36nm的硅半导体层；
形成于该硅半导体层上的横向PN接合形式的第1光电二极管和第2光电二极管；
形成于所述硅半导体层上的层间绝缘膜；
形成于所述第1光电二极管上的所述层间绝缘膜上，由使UV-B波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的第1滤光层；以及
在所述第2光电二极管上，隔着所述层间绝缘膜层叠的所述第1滤光层、和由使UV-A波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的第2滤光层。
4.根据权利要求3所述的紫外线感光元件，其特征在于，关于所述层叠的第1滤光层和第2滤光层，在所述第2光电二极管侧形成有所述第2滤光层，在该第2滤光层上层叠有所述第1滤光层。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的紫外线感光元件，其特征在于，所述第1滤光层的氢含量少于所述第2滤光层的氢含量。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的紫外线感光元件，其特征在于，所述第1滤光层是在温度大于等于350℃且小于等于450℃并且压力大于等于4.0Torr且小于等于6.0Torr的条件下，利用把硅烷、氨、氮和氩的流量比设为0.3∶7∶3∶1的CVD法而形成的氮化硅膜，
所述第2滤光层是在温度大于等于350℃且小于等于450℃并且压力大于等于4.0Torr且小于等于6.0Torr的条件下，利用把硅烷、氨、氮和氩的流量比设为1.0∶7∶3∶1的CVD法而形成的氮化硅膜。
7.一种紫外线感光元件的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下工序：
准备SOI结构的半导体晶片的工序，该半导体晶片在形成于绝缘层上的厚度大于等于3nm且小于等于36nm的硅半导体层上，形成有横向PN接合形式的第1和第2光电二极管；
在所述硅半导体层上形成层间绝缘膜的工序；
在该层间绝缘膜上形成第2钝化膜的工序，该第2钝化膜由氮化硅构成、用于形成使UV-A波以上的波长区域的光透射的第2滤光层；
在该第2钝化膜上形成覆盖所述第2光电二极管的形成区域的抗蚀剂掩模的工序；
把该抗蚀剂掩模作为掩模，对所述第2钝化膜进行蚀刻并使所述层间绝缘膜露出，形成所述第2滤光层的工序；
去除所述抗蚀剂掩模，在所述层间绝缘膜和所述第2滤光层上形成由氮化硅构成的第1钝化膜，形成使UV-B波以上的波长区域的光透射的第1滤光层的工序。
8.根据权利要求7所述的紫外线感光元件的制造方法，其特征在于，该制造方法包括：
在所述第1钝化膜上形成使所述第2光电二极管的形成区域露出的抗蚀剂掩模的工序；
把该抗蚀剂掩模作为掩模，对所述第1钝化膜进行蚀刻并使所述第2滤光层露出的工序。
9.根据权利要求7或8所述的紫外线感光元件的制造方法，其特征在于，在温度大于等于350℃且小于等于450℃并且压力大于等于4.0Torr且小于等于6.0Torr的条件下，利用把硅烷、氨、氮和氩的流量比设为0.3∶7∶3∶1的CVD法形成所述第1钝化膜，
在温度大于等于350℃且小于等于450℃并且压力大于等于4.0Torr且小于等于6.0Torr的条件下，利用把硅烷、氨、氮和氩的流量比设为1.0∶7∶3∶1的CVD法形成所述第2钝化膜。
10.一种紫外线量测定装置，其特征在于，
该紫外线量测定装置具有权利要求1～6中任一项所述的紫外线感光元件，
根据所述第2光电二极管的输出求出UV-A波的紫外线量，
从所述第1光电二极管的输出中减去所述第2光电二极管的输出，来计算UV-B波的紫外线量。
11.一种紫外线量测定装置，其特征在于，该紫外线量测定装置具有紫外线感光元件，该紫外线感光元件包括：形成于绝缘层上的厚度大于等于3nm且小于等于36nm的硅半导体层；形成于该硅半导体层上的横向PN接合形式的光电二极管；形成于所述硅半导体层上的层间绝缘膜；以及形成于所述光电二极管上的所述层间绝缘膜上，由使UV-B波以上的波长区域的光透射的氮化硅构成的滤光层，
该紫外线量测定装置按照预定的比率划分所述光电二极管的输出，来计算UV-A波的紫外线量和UV-B波的紫外线量。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569320A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 上海中科高等研究院 图像传感器的感光区域以及制造方法、图像传感器
WO2015139361A1 (zh) * 2014-03-20 2015-09-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 降低纳米线单光子探测器件非本征暗计数的方法及器件
CN105374889A (zh) * 2014-08-12 2016-03-02 三星电子株式会社 具有光电二极管的光电转换器件和光信号接收单元
CN106537613A (zh) * 2014-05-09 2017-03-22 国立大学法人东北大学 紫外光用固体受光器件
CN107403845A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 拉碧斯半导体株式会社 半导体装置以及半导体装置的制造方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009170614A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Oki Semiconductor Co Ltd 光センサおよびそれを備えたフォトｉｃ
US20090267042A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Happ Thomas D Integrated Circuit and Method of Manufacturing an Integrated Circuit
JP2010232509A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Oki Semiconductor Co Ltd 光半導体および光半導体の製造方法
US8962376B2 (en) * 2009-04-21 2015-02-24 The Silanna Group Pty Ltd Optoelectronic device with lateral pin or pin junction
JP2011021906A (ja) * 2009-07-13 2011-02-03 Rohm Co Ltd 紫外線測定装置
JP5973149B2 (ja) * 2010-10-14 2016-08-23 ローム株式会社 光検出装置
JPWO2012137539A1 (ja) * 2011-04-06 2014-07-28 アルプス電気株式会社 紫外線センサ
JP6046377B2 (ja) * 2011-08-09 2016-12-14 ローム株式会社 光検出素子、光検出装置およびオートライト装置
EP2592661B8 (en) 2011-11-11 2019-05-22 ams AG Lateral avalanche photodiode device and method of production
CN103325880B (zh) * 2013-07-05 2015-10-07 湘潭大学 一种增强型硅基光电二极管及其制作方法
JP6416079B2 (ja) * 2014-03-31 2018-10-31 国立大学法人東北大学 紫外光用固体受光デバイス
US10132679B2 (en) * 2014-05-23 2018-11-20 Maxim Integrated Products, Inc. Ultraviolet sensor having filter
US20160035914A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Analog Devices, Inc. Filter coating design for optical sensors
JP6321176B2 (ja) * 2014-07-31 2018-05-09 富士フイルム株式会社 紫外線感知シート、紫外線感知セットおよび紫外線感知方法
US9534955B2 (en) * 2014-11-06 2017-01-03 Maxim Integrated Products, Inc. Multi-channel UV detection for improved solar spectrum and UV index estimation
US9933301B2 (en) * 2015-05-29 2018-04-03 Stmicroelectronics S.R.L. Integrated electronic device for detecting ultraviolet radiation
JP2017084875A (ja) * 2015-10-23 2017-05-18 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP6976067B2 (ja) 2017-03-24 2021-12-01 エイブリック株式会社 紫外線受光素子を有する半導体装置およびその製造方法
KR102392265B1 (ko) 2020-09-09 2022-04-29 가천대학교 산학협력단 자외선 광검출 소자 및 이의 제조방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01100461U (zh) * 1987-12-22 1989-07-05
JP3471394B2 (ja) 1993-12-09 2003-12-02 浜松ホトニクス株式会社 半導体紫外線センサ
KR100296136B1 (ko) * 1998-06-27 2001-08-07 박종섭 칼라필터의특성측정용테스트패턴을갖는이미지센서
JP2002353245A (ja) * 2001-03-23 2002-12-06 Seiko Epson Corp 電気光学基板装置及びその製造方法、電気光学装置、電子機器、並びに基板装置の製造方法
JP3912024B2 (ja) 2001-04-09 2007-05-09 セイコーエプソン株式会社 Ｐｉｎ構造のラテラル型半導体受光素子
JP4213379B2 (ja) * 2001-10-31 2009-01-21 浜松ホトニクス株式会社 紫外線バンドパスフィルタ
US6852565B1 (en) * 2003-07-10 2005-02-08 Galaxcore, Inc. CMOS image sensor with substrate noise barrier

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569320A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 上海中科高等研究院 图像传感器的感光区域以及制造方法、图像传感器
WO2015139361A1 (zh) * 2014-03-20 2015-09-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 降低纳米线单光子探测器件非本征暗计数的方法及器件
US9954158B2 (en) 2014-03-20 2018-04-24 Shanghai Institute Of Microsystem And Information Technology, Chinese Academy Of Sciences Method and device for reducing extrinsic dark count of nanowire single photon detector comprising a multi-layer film filter
CN106537613A (zh) * 2014-05-09 2017-03-22 国立大学法人东北大学 紫外光用固体受光器件
CN106537613B (zh) * 2014-05-09 2019-01-22 国立大学法人东北大学 紫外光用固体受光器件
CN105374889A (zh) * 2014-08-12 2016-03-02 三星电子株式会社 具有光电二极管的光电转换器件和光信号接收单元
US9793424B2 (en) 2014-08-12 2017-10-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Photoelectric conversion device and optical signal receiving unit having photodiode
CN105374889B (zh) * 2014-08-12 2018-07-13 三星电子株式会社 具有光电二极管的光电转换器件和光信号接收单元
CN107403845A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 拉碧斯半导体株式会社 半导体装置以及半导体装置的制造方法
CN107403845B (zh) * 2016-05-19 2021-07-23 拉碧斯半导体株式会社 半导体装置以及半导体装置的制造方法

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